本發(fā)明涉及一種激光焊接方法，尤其涉及一種鋁合金的激光焊接方法。

背景技術：

鋁合金具有密度低、比強度高、比剛度高以及良好的斷裂韌性和低的裂紋擴展率，使其在汽車、船舶、坦克制造、壓力容器以及航空航天領域有著越來越廣泛的應用。下面主要介紹鋁合金在航空航天、汽車制造、船舶制造三個領域中的應用。

傳統(tǒng)的鋁合金焊接方法（如熔化極氬弧焊）所面臨的主要問題是：工件在較大的熱輸入下變形嚴重，接頭強度降低。其中工件的變形需要在后面的矯正工作中浪費大量的時間，這影響了生產(chǎn)效率，增加了制造成本。激光焊接在焊接速度、精度、可靠性、焊接質(zhì)量、以及實現(xiàn)自動化方面與傳統(tǒng)的焊接技術相比都有無可比擬的優(yōu)勢。但是激光焊接鋁合金還是有許多問題需要解決，與激光焊接鐵等黑色金屬相比，激光焊接鋁合金的工藝難度大，工件對激光能量的吸收頗為困難，主要表面在鋁合金表面對光束的反射和光致等離子體的。因此，實際生產(chǎn)中，需要采用高能量密度激光束才能實現(xiàn)鋁合金激光焊接連接，由此帶來新的問題是，低沸點的合金元素蒸發(fā)燒損非常嚴重，特別是低沸點的強化合金元素燒損后，焊接接頭強度大大降低，影響這一技術的推廣應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決目前鋁合金激光自熔焊接過程中合金元素蒸發(fā)燒損，焊接接頭強度大大降低的問題。

本發(fā)明的技術方案是提供一種鋁合金激光焊接方法，其特征在于。

步驟1：除去第一母材和第二母材上下表面上的雜質(zhì)，用焊接夾具將第一母材和第二母材準確對接并夾緊。

步驟2：將真空罩連接到激光焊接頭上，真空罩可以在激光焊接頭上旋轉(zhuǎn)，焊接噴嘴與真空罩距離工件表面的距離可調(diào)。

步驟3：將激光焊接頭移動到工件上方，使真空罩與工件上表面保持一定距離h。

步驟4：從真空罩的進氣口供給干燥的壓縮空氣。

步驟5：啟動激光焊接系統(tǒng)，激光束垂直輻射工件上表面，激光束聚焦光斑大小平均分布在第一母材和第二母材上，完成焊接過程。

進一步地，在步驟1中，第一母材和第二母材在焊接夾具裝夾下緊密對接。

進一步地，第一母材和第二母材板厚t為0.5 ~ 3 mm。

進一步地，所述母材為汽車用6000系列鋁合金。

進一步地，在步驟2中，真空罩為氣旋式真空吸盤。

進一步地，在步驟3中，真空罩與工件表面之間距離h為0.5 mm ~ 1.5 mm。

進一步地，在步驟4中，真空罩的供氣壓力為1 bar ~ 4 bar。

進一步地，該方法適用于薄板對接焊接頭。

本發(fā)明的有益效果是。

1）在本發(fā)明中，通過簡易的氣旋式真空罩在激光焊接區(qū)域形成局部真空環(huán)境，此時相比于大氣環(huán)境，材料的沸點下降，因此當極高能量密度的激光作用在材料時金屬更容易汽化蒸發(fā)，一方面相比于大氣環(huán)境，會有更多的金屬熔化和汽化，另一方面金屬蒸汽的會比大氣環(huán)境下低。如此，激光自熔焊接鋁合金時，低沸點強化合金元素蒸發(fā)燒損大大減少，避免了因強化元素燒損而接頭強度降低的問題。

2）在本發(fā)明提出的局部真空環(huán)境有助于抑制激光致等離子體的產(chǎn)生，避免了光致等離子體對入射激光的逆韌致吸收，從而在獲得同樣焊接深度的情況下，可以減小激光功率，降低成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述鋁合金激光焊接方法示意圖。

圖2是氣旋式真空罩的工作原理示意圖。

圖3是氣旋式真空罩俯視圖的示意圖。

其中：其中：1、第一母材，2、焊接小孔，3、第二母材，4、激光束，5、焊接噴嘴，6、真空罩，7、焊接頭，8、真空罩供氣口，9、真空罩噴嘴。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖1-3對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。

如圖1所示，焊接工件為0.5 mm ~ 3 mm厚的汽車用6000系列鋁合金薄板，安裝在焊接頭上的真空罩在激光焊接區(qū)域形成局部真空環(huán)境，激光自熔焊接鋁合金對接接頭時，低沸點強化合金元素蒸發(fā)燒損大大減少，避免了因強化元素燒損而接頭強度降低的缺陷，實現(xiàn)鋁合金薄板激光自熔焊接優(yōu)質(zhì)連接。

本發(fā)明的技術方案是提供一種鋁合金激光焊接方法，其特征在于。

步驟1：除去第一母材1和第二母材3上下表面上的雜質(zhì)，用焊接夾具將第一母材1和第二母材3準確對接并夾緊。

步驟2：將真空罩6連接到激光焊接頭7上，真空罩6可以在激光焊接頭7上旋轉(zhuǎn)，焊接噴嘴5與真空罩6距離工件表面的距離可調(diào)。

如圖2和3所示，氣旋式真空罩6工作時，由供氣口8進入的高壓氣體經(jīng)噴嘴9射出后沿切向進入旋回流腔，在腔內(nèi)作強回旋運動，由于離心力的作用，在真空罩6的腔內(nèi)中心產(chǎn)生局部真空。

步驟3：將激光焊接頭7移動到工件上方，使真空罩6與工件表面保持一定距離h。

如圖1所示，真空罩6與工件表面之間距離h為0.5 mm ~ 1.5 mm。

步驟4：從真空罩6的進氣口8供給干燥的壓縮空氣，供氣壓力為1 bar ~ 4 bar。

步驟5：啟動激光焊接系統(tǒng)，激光束4垂直輻射工件上表面，激光束4聚焦光斑大小平均分布在第一母材1和第二母材3上，完成焊接過程。

在該實施例中，第一母材1和第二母材3板厚為0.5 mm ~ 3 mm。

在該實施例中，激光束為Nd：YAG激光或半導體激光，激光功率為2 kW ~ 4 kW，焊接速度為0.5 m/min～ 3 m/min，激光束聚焦焦距為150 mm ~ 200 mm，離焦量為+3 mm ~ -2 mm，無需保護氣體。